試論道路沉降段路基路面設計要點

卞志兵

華設設計集團股份有限公司 江蘇 南京 210014

道路沉降段的路基路面結構設計工作非常重要，直接影響沉降段的道路工程使用壽命和行車安全，因此，在道路沉降段的設計工作中，應按照路基路面的沉降特點和實際情況，制定完善的設計方案和體系，通過科學合理的設計，提升道路沉降段路基路面結構的穩定性和強度，為改善行車安全和舒適度夯實基礎。

1 道路路基路面沉降原理分析

1.1 地基變形

從實際情況分析，道路沉降段的地基變形是主要因素之一，地基變形發生的原因，是地下水大量被抽采和提取，使道路地基產生變形的現象，一旦道路所在地的地下水資源被頻繁抽取，可能會使地下水位下降，引發地基結構變形和沉降的問題。與此同時，道路所在地的地下水位頻繁上升或下降，會產生相應的正負壓力值，使浮托力與泥土重量發生改變，地基被地下水逐漸侵蝕，變形量大，可能會發生土體塌陷的現象，道路投入使用后，車輛荷載的作用下會使地基變形，發生沉降的問題[1]。

1.2 路堤變形

道路工程項目中普通黏土是經常應用的臺背填料，但是普通黏土的應用，有著一定的地形條件要求、溫度條件和濕度條件要求，如果工程項目所在地不符合普通黏土的應用條件，采用普通粘土，可能會受外界因素的影響，導致路堤結構變形，使路基路面沉降。

2 道路沉降段路基路面設計要點

2.1 路基設計要點

道路沉降段的路基設計工作中，需要遵循相應的要點，保證路基結構設計符合標準規范，如圖1所示。

圖1 道路沉降段路基設計要點

2.1.1 填方材料設計

道路工程項目中，高填方路基可能會出現沉降問題，主要原因是路基填方材料具有一定的壓縮性特點，如果不能合理設計填方材料，將會導致發生嚴重的沉降問題，因此，應注重路基填方材料的合理配置[2]。其一，根據具體的路基特點和實際情況，設計分層填筑的粗粒土材料，雖然設計填石材料能夠降低路基沉降問題的發生率，但是應選用堅硬度較高且不容易發生風化問題的石料，如若是砌石路基，就需要嚴格控制頂層的寬度和整體路基的標高，確保設計符合要求，如若道路的地質條件變化幅度大，就應遵循分段設計的要點。其二，地面坡度較大，應設計護腳，保證路堤沿斜坡的穩定性。其三，選擇路基填方材料前，應做好現場的試驗分析工作，在現場進行模擬施工和試驗施工，對比不同材料應用的效果，從而選擇最佳的填方材料，以免路基填方材料設計不合理而出現問題。

2.1.2 軟土路基加固設計

目前我國部分道路工程所處地存在軟土路基結構，軟土路基的含水量大，孔隙率高，如果不能合理處置，將會導致道路工程受車輛荷載的影響發生沉降問題。因此，應做好軟土路基的地基處理，提升路基結構的穩定性和可靠性，預防出現路基方面的強度和可靠性問題。其一，采用軟土路基換填的方案。勘察分析路基結構的土壤含水率和土壤結構特點，按照具體情況選取換填的材料，確保換填材料的強度和質量符合標準要求，使沉降段路基經過換填材料的處理后，強度和穩定性符合標準，避免發生不均勻沉降的現象。其二，采用路基夯實的方案。軟土路基結構的密實度較低，在路基設計的過程中應合理設計夯實的方法，明確夯實設備和壓實設備的規格參數，設計夯實的頻次和機制，通過科學合理設計夯實施工的體系，提升軟土路基加固效果，延長路基結構的使用壽命，改善路基的承載性能。其三，采用復合地基（如圖2所示）。如果路基結構的軟弱度過大，無法采用換填技術或是夯實技術，就應設計樁處理，明確鉆孔的規格和樁體的規格，通過樁土共同作用，增強結構的強度和可靠性，保證軟土地基施工處理的效果[3]。另外，應深入研究和分析軟土路基的形式和具體特點，按照軟土路基的含水率情況、孔隙情況等，對各類路基加固設計方案進行對比研究，采用實驗分析的方式，選擇最佳的路基加固設計方案，提升路基加固設計的水平。

圖2 復合地基處理設計示意圖

2.1.3 半填半挖路基設計

道路工程的地面坡度過大，需要設計半填半挖的路基結構，上部分進行開挖處理，下部分進行填方處理。為預防半填半挖的路基發生沉降問題，在設計期間需要按照道路的自然橫坡坡度特點，合理進行斜坡路堤的設計，同時設計路堤基底臺階，臺階寬度為1m以上，底部斜坡角度為20-40之間。如若道路工程所在地是較為陡峭的山坡上，就應降低半挖半填路基結構的填土量，將邊坡伸長度控制在合理范圍內，設計2m的護腳，將其作為支撐阻擋的結構，確保半挖半填路基結構穩定。

2.2 路面設計要點

道路沉降段的路面設計工作中，按照路面的特點和情況，完善設計方案和體系，如圖3所示。

圖3 路面設計要點

2.2.1 路面材料的設計

道路沉降段的路面設計主要為面層、基層和墊層三個部分，在設計期間，應按照道路沉降段的實際情況，保證路面材料的合理設計。首先，路面墊層和路基之間相互銜接，為提升面層的強度和穩定性，避免受到地下水的影響發生沉降變形的現象，應設計強度符合標準且水穩性符合要求的材料，確保墊層的質量符合規范。其次，路面基層的設計應按照路面承載力需求，選用強度、抗凍性能和穩定性能符合要求的材料，同時，保證材料具備擴散車輛荷載的性能，使車輛荷載能夠在路面快速擴散。最后，路面面層設計應劃分成為高級到低級的不同等級，應按照路面的特點選擇瀝青混凝土、改性混凝土等填料，以免影響整體道路工程路面結構的質量[4]。

2.2.2 路面搭板設計

搭板是道路工程項目中路面結構最為重要的部分，一旦搭板結構存在問題，將會對整體的路面施工水平造成不利影響，需要注重搭板的設計。首先，應嚴格控制搭板結構的規格，按照路面的坡度情況，設計符合要求的搭板。其次，搭板接近路面接頭的位置，應嚴格控制結構的厚度，保證搭板結構具有一定的穩定性和強度，預防出現搭板的質量或是穩定性問題。最后，深入調查分析道路工程項目的特點，全面研究搭板結構的實際情況，按照具體情況進行現場施工結構的設計，以免因為搭板結構設計不良出現問題，進一步提高搭板的設計效果和水平[5]。

2.2.3 臺后填筑設計

道路工程項目的路面臺后回填是預防路面沉降問題的重要部分，如果臺后填筑設計不良，或是填筑材料不符合要求，將會導致路面沉降問題無法有效控制。因此，在路面設計方面應制定完善的臺后回填設計方案和體系，通過科學合理的設計方式，提升臺后填筑的設計效果。例如：按照道路的路面特點和情況，合理選擇質量、規格和性能符合標準要求的后臺填筑材料，及時發現材料的問題，科學進行材料規格和類型的設計，以免材料設計不良對臺后回填效果造成不利影響。

2.3 路基路面排水系統設計要點

由于道路沉降段的路基路面結構性能差，如果長時間被積水侵蝕，會導致沉降問題更加嚴重，因此在設計工作中需重點完善和優化排水系統和防水系統設計方案，以免因積水問題對路基路面結構的穩定性造成影響，有效預防出現沉降問題。首先，按照路基路面防排水的需求，選擇水穩性高、滲透性良好的排水系統材料，如果道路處于降雨量大的地區，應設計截水溝和排水溝，以免雨水進入路基路面，對路基路面的積水進行導出和排放[6]。其次，合理設計路面的橫坡度，對于鋪裝透水磚的道路，將橫坡度設計為1%-1.5%之間，如果是快速路的道路，應將橫坡度設計為1.5%-2%之間。對于路肩部分的橫坡度，需要高于路面橫坡度的1.5%，這樣能夠確保積水快速排出，以免影響路基路面結構穩定性。最后，合理設計排水管路系統，將排水管的直徑和數量控制在合理范圍內，使路基路面的積水和雨水能夠快速經過排水管流出。同時需要注意，構建地表水、路面內水、地下水的排水系統，如圖4所示。

圖4 路基路面排水系統的設計

（1）設計地表水排水系統

沉降段路基路面的地表水排水系統設計，應科學設計出水口的位置和進水口的位置，按照實際情況和排水需求，設計排水系統的流量和泄水能力，各類排水基礎設施應選擇強度符合要求的材料。同時，可利用路面橫向坡度的設計，使降落到路面的雨水快速分流，預防出現路面積水的現象，如果是超高路段，設計取向內傾斜的單向坡度，以此保證地表水的良好排放。

（2）設計路面內排水系統

為快速將路面接縫部分和裂縫部分的水分排出，使路肩滲入停留在路面中的水分排出，應沿著路面邊緣設計排水基層或者是排水墊層，也可在路面面層方面設計排水墊層，以此保證路面內水的快速排放。

（3）設計地下水排水系統

如果路基地下水位較高，會對路基路面的強度和穩定性造成影響，就應按照具體的情況設計地下水排水系統，例如：設計暗溝系統、檢查井系統和滲溝系統，按照工程所在地的水文地質特點和地基結構特點，合理設計地下水排水基礎設施和尺寸。為了能夠對地下水進行截流，或是降低地下水水位，可在地面下設計滲溝的系統，如果滲溝的長度和深度大，就應設計相應的檢查井，直線段檢查井的間隔為40m，檢查井應配置檢查梯和蓋板結構，以免影響排水效果。除此之外，路基路面的排水系統設計，應按照具體的情況設計雨水管道和排水管道，所有管道的設計規格和強度必須符合標準規范，提升排水的可靠性和穩定性。

3 結束語

綜上所述，道路路基路面沉降的原因主要涉及到路基變形和地基變形，為避免道路沉降段路基路面的不均勻沉降問題，在路基路面設計方面，需遵循路基設計的填方材料設計、軟土路基處理和半填半挖路基設計要點及要求，同時，還需遵循路面方面的材料設計、搭板設計和臺后填料的設計，以及遵守路基路面排水系統的設計要求，保證整體排水系統的可靠性和穩定性，有效預防出現路基路面排水不良的問題，預防積水對路基路面造成侵蝕而導致不均勻沉降，提升整體設計工作的可靠性。